Hadoop、storm和Spark的区别、比较

一、hadoop、Storm该选哪一个？

为了区别hadoop和Storm，该部分将回答如下问题：
1.hadoop、Storm各是什么运算
2.Storm为什么被称之为流式计算系统
3.hadoop适合什么场景，什么情况下使用hadoop
4.什么是吞吐量


首先整体认识：Hadoop是磁盘级计算，进行计算时，数据在磁盘上，需要读写磁盘；Storm是内存级计算，数据直接通过网络导入内存。读写内存比读写磁盘速度快n个数量级。根据Harvard CS61课件，磁盘访问延迟约为内存访问延迟的75000倍。所以Storm更快。


注释：
1. 延时 ， 指数据从产生到运算产生结果的时间，“快”应该主要指这个。
2. 吞吐， 指系统单位时间处理的数据量。


storm的网络直传、内存计算，其时延必然比hadoop的通过hdfs传输低得多；当计算模型比较适合流式时，storm的流式处理，省去了批处理的收集数据的时间；因为storm是服务型的作业，也省去了作业调度的时延。所以从时延上来看，storm要快于hadoop。


从原理角度来讲：

· Hadoop M/R基于HDFS，需要切分输入数据、产生中间数据文件、排序、数据压缩、多份复制等，效率较低。

· Storm 基于ZeroMQ这个高性能的消息通讯库，不持久化数据。

为什么storm比hadoop快，下面举一个应用场景
说一个典型的场景，几千个日志生产方产生日志文件，需要进行一些ETL操作存入一个数据库。

假设利用hadoop，则需要先存入hdfs，按每一分钟切一个文件的粒度来算（这个粒度已经极端的细了，再小的话hdfs上会一堆小文件），hadoop开始计算时，1分钟已经过去了，然后再开始调度任务又花了一分钟，然后作业运行起来，假设机器特别多，几钞钟就算完了，然后写数据库假设也花了很少的时间，这样，从数据产生到最后可以使用已经过去了至少两分多钟。
而流式计算则是数据产生时，则有一个程序去一直监控日志的产生，产生一行就通过一个传输系统发给流式计算系统，然后流式计算系统直接处理，处理完之后直接写入数据库，每条数据从产生到写入数据库，在资源充足时可以在毫秒级别完成。


同时说一下另外一个场景：
如果一个大文件的wordcount，把它放到storm上进行流式的处理，等所有已有数据处理完才让storm输出结果，这时候，你再把它和hadoop比较快慢，这时，其实比较的不是时延，而是比较的吞吐了。

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最主要的方面：Hadoop使用磁盘作为中间交换的介质，而storm的数据是一直在内存中流转的。
两者面向的领域也不完全相同，一个是批量处理，基于任务调度的；另外一个是实时处理，基于流。
以水为例，Hadoop可以看作是纯净水，一桶桶地搬；而Storm是用水管，预先接好（Topology），然后打开水龙头，水就源源不断地流出来了。

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Storm的主工程师Nathan Marz表示： Storm可以方便地在一个计算机集群中编写与扩展复杂的实时计算，Storm之于实时处理，就好比Hadoop之于批处理。Storm保证每个消息都会得到处理，而且它很快——在一个小集群中，每秒可以处理数以百万计的消息。更棒的是你可以使用任意编程语言来做开发。
Storm的主要特点如下：
1.简单的编程模型。类似于MapReduce降低了并行批处理复杂性，Storm降低了进行实时处理的复杂性。
2.可以使用各种编程语言。你可以在Storm之上使用各种编程语言。默认支持Clojure、Java、Ruby和Python。要增加对其他语言的支持，只需实现一个简单的Storm通信协议即可。
3.容错性。Storm会管理工作进程和节点的故障。
4.水平扩展。计算是在多个线程、进程和服务器之间并行进行的。
5.可靠的消息处理。Storm保证每个消息至少能得到一次完整处理。任务失败时，它会负责从消息源重试消息。
6.快速。系统的设计保证了消息能得到快速的处理，使用MQ作为其底层消息队列。
7.本地模式。Storm有一个“本地模式”，可以在处理过程中完全模拟Storm集群。这让你可以快速进行开发和单元测试。

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在消耗资源相同的情况下，一般来说storm的延时低于mapreduce。但是吞吐也低于mapreduce。storm是典型的流计算系统，mapreduce是典型的批处理系统。下面对流计算和批处理系统流程

这个个数据处理流程来说大致可以分三个阶段：
1. 数据采集与准备
2. 数据计算（涉及计算中的中间存储）， 题主中的“那些方面决定”应该主要是指这个阶段处理方式。
3. 数据结果展现（反馈）

1）数据采集阶段，目前典型的处理策略：数据的产生系统一般出自页面打点和解析DB的log，流计算将数据采集中消息队列（比如kafaka,metaQ,timetunle）等。批处理系统一般将数据采集进分布式文件系统（比如HDFS），当然也有使用消息队列的。我们暂且把消息队列和文件系统称为预处理存储。二者在延时和吞吐上没太大区别，接下来从这个预处理存储进入到数据计算阶段有很大的区别，流计算一般在实时的读取消息队列进入流计算系统（storm）的数据进行运算，批处理一系统一般会攒一大批后批量导入到计算系统（hadoop），这里就有了延时的区别。
2）数据计算阶段，流计算系统（storm）的延时低主要有以下几个方面（针对题主的问题）
A： storm 进程是常驻的，有数据就可以进行实时的处理
mapreduce 数据攒一批后由作业管理系统启动任务，Jobtracker计算任务分配，tasktacker启动相关的运算进程
B： stom每个计算单元之间数据之间通过网络（zeromq）直接传输。
mapreduce map任务运算的结果要写入到HDFS，在于reduce任务通过网络拖过去运算。相对来说多了磁盘读写，比较慢
C： 对于复杂运算
storm的运算模型直接支持DAG（有向无环图）
mapreduce 需要肯多个MR过程组成，有些map操作没有意义的

3）数据结果展现
流计算一般运算结果直接反馈到最终结果集中（展示页面，数据库，搜索引擎的索引）。而mapreduce一般需要整个运算结束后将结果批量导入到结果集中。

实际流计算和批处理系统没有本质的区别，像storm的trident也有批概念，而mapreduce可以将每次运算的数据集缩小（比如几分钟启动一次），facebook的puma就是基于hadoop做的流计算系统。

 

二、高性能并行计算引擎Storm和Spark比较

Spark基于这样的理念，当数据庞大时，把计算过程传递给数据要比把数据传递给计算过程要更富效率。每个节点存储（或缓存）它的数据集，然后任务被提交给节点。

所以这是把过程传递给数据。这和Hadoop map/reduce非常相似，除了积极使用内存来避免I/O操作，以使得迭代算法（前一步计算输出是下一步计算的输入）性能更高。

Shark只是一个基于Spark的查询引擎（支持ad-hoc临时性的分析查询）

而Storm的架构和Spark截然相反。Storm是一个分布式流计算引擎。每个节点实现一个基本的计算过程，而数据项在互相连接的网络节点中流进流出。和Spark相反，这个是把数据传递给过程。

两个框架都用于处理大量数据的并行计算。

Storm在动态处理大量生成的“小数据块”上要更好（比如在Twitter数据流上实时计算一些汇聚功能或分析）。

Spark工作于现有的数据全集（如Hadoop数据）已经被导入Spark集群，Spark基于in-memory管理可以进行快讯扫描，并最小化迭代算法的全局I/O操作。

不过Spark流模块（Streaming Module）倒是和Storm相类似（都是流计算引擎），尽管并非完全一样。

Spark流模块先汇聚批量数据然后进行数据块分发（视作不可变数据进行处理），而Storm是只要接收到数据就实时处理并分发。

不确定哪种方式在数据吞吐量上要具优势，不过Storm计算时间延迟要小。

总结下，Spark和Storm设计相反，而Spark Steaming才和Storm类似，前者有数据平滑窗口（sliding window），而后者需要自己去维护这个窗口。